1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
2 超强激光科学与技术重点实验室（中国科学院），上海 201800
极紫外（EUV）光刻是7 nm及以下技术节点芯片大规模量产的关键技术。随着技术节点的减小、工艺复杂性的增加，芯片的良率面临着巨大挑战。边缘放置误差（EPE）是量化多重曝光技术过程中制造图案保真度的最重要指标。EPE控制已成为多重曝光和EUV融合光刻时代最大的挑战之一。EPE是关键尺寸（CD）误差和套刻误差的结合。在EUV光刻中，光学邻近效应和随机效应是引起光刻误差的重要因素。光学邻近效应校正（OPC）可以使EPE最小化。对于最先进的技术节点，EPE通常由随机效应主导，因此需要对EPE进行建模，尤其是需要对随机效应进行严格的建模，以分析影响EPE的关键参数。选择不同的测量手段对关键参数进行测量并优化EPE是提高芯片良率的重要途径。本文首先综述了EPE在EUV光刻中的重要作用，然后讨论了OPC和随机效应、EPE模型及涉及的关键参数，并介绍了关键参数的测量方法，最后总结和展望了与EPE相关的技术。
测量 极紫外光刻光源 套刻 光学邻近效应校正 对准
1 中国科学院上海光学精密机械研究所超强激光科学与技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学工程部（筹），上海 201800
锡液滴发生器是激光等离子体型极紫外（LPP-EUV）光刻光源中最重要的核心部件之一。光刻光源要求锡液滴靶具备高重复频率、小直径且稳定性好的特性。综述了中国科学院上海光学精密机械研究所EUV光源团队近年来在液滴发生器方面的研究进展，包括液滴直径、重复频率、间距、位置和稳定性等。现阶段研制的锡液滴发生器，在100 kHz频率下喷射的锡液滴直径约为40 μm，间距约为230 μm，工作时长接近5 h。锡液滴在10 s短时间内，竖直和水平方向的位置不稳定性分别约为2 μm和1 μm。未来锡液滴的可用性性能（如液滴直径、工作时长和长时间的位置稳定性）还需进一步提升。
极紫外 光刻光源 液滴发生器 锡液滴 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2314001
1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 北京大学信息科学技术学院，北京 100871
为了提高应用于光纤激光器的多量子阱半导体可饱和吸收镜（SESAM）的特性参数，对其结构进行优化，模拟分析了不同量子阱周期数对器件电场分布、调制深度及反射光谱等参数的影响，结果表明，SESAM中吸收层量子阱周期数越大，SESAM在1064 nm处的反射率越低，调制深度越高，在低反射率处的带宽越窄，可饱和吸收镜对生长误差的容忍度也越小。利用金属有机化合物气相沉积（MOCVD）方法对3种量子阱周期数结构的SESAM进行外延生长，通过非线性测试及锁模实验对3种结构的样品进行测量与表征，结果表明，3种结构的SESAM均实现了自启动锁模，其稳定锁模的泵浦区间为150~200 mW。采用泵浦探测技术对15个量子阱周期的SESAM进行动态响应测试，其响应恢复时间为5 ps。
激光器 超快激光器 半导体可饱和吸收镜 泵浦探测 光学学报
2023, 43(22): 2214001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Microelectronics, Shanghai University, Shanghai 200072, China
2 Department of Precision Optics Engineering, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Overlay (OVL) for patterns placed at two different layers during microchip production is a key parameter that controls the manufacturing process. The tolerance of OVL metrology for the latest microchip needs to be at nanometer scale. This paper discusses the influence on the accuracy and sensitivity of diffraction-based overlay (DBO) after developing inspection and after etching inspection by the asymmetrical deformation of the OVL mark induced by chemical mechanical polishing or etching. We show that the accuracy and sensitivity of DBO metrology can be significantly improved by matching the measuring light wavelength to the thickness between layers and by collecting high-order diffraction signals, promising a solution for future OVL metrology equipment.
diffraction-based overlay overlay metrology accuracy lithography semiconductor microchip Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 071204
1 中国原子能科学研究院国家原子能机构抗辐照应用技术创新中心，北京 102413
2 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程中心，北京 100083
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
针对典型卫星轨道辐射环境下激光二极管（LD）的可靠性评估问题，对自研的975 nm GaAs基量子阱（QW）LD开展了10 MeV质子、3×108~3×1011 cm-2注量的地面模拟辐照实验。结合蒙特卡罗软件仿真模拟和数学分析方法，全面研究了器件位移损伤退化规律，以及不同注量、不同辐照缺陷对器件功率特性、电压特性和波长特性等关键参数的影响。结果显示，质子辐照会引入非辐射复合中心等缺陷并破坏界面结构，导致载流子浓度降低、光电限制能力下降，宏观上体现为器件阈值电流增加、输出功率下降、波长红移和单色性受损。同时，3×1010 cm-2以上注量的10 MeV质子等效位移损伤剂量辐照会对975 nm QW LD性能产生较大影响。
量子光学 量子阱激光二极管 质子 位移损伤效应 性能评估 光学学报
2023, 43(11): 1127001
1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 广东华快光子科技有限公司，广东 中山 528436
4 北京大学信息科学技术学院，北京 100871
应用于掺镱(Yb)光纤激光器的半导体可饱和吸收镜(SESAM)需要具有较高的调制深度，即将较厚的砷化铟镓(InGaAs)材料作为吸收层。然而，InGaAs材料与砷化镓(GaAs)衬底之间的大失配，导致过厚的InGaAs材料质量极易恶化，影响锁模效果。因此，优化的外延结构设计和高质量的外延材料成为研制高性能SESAM的关键。本文设计了吸收层InGaAs材料总厚度分别为150 nm和300 nm的两种应变补偿多量子阱(MQW)结构的SESAM，利用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)方法进行外延材料生长，采用光致发光光谱仪、高分辨X射线衍射仪和分光光度计对外延材料特性进行表征，优化外延材料生长参数。将研制的两种SESAM应用到线型腔掺Yb光纤激光器中，实现稳定锁模的泵浦功率分别为130 mW和120 mW，输出激光脉宽分别为18.3 ps和9.6 ps。实验结果表明，吸收层InGaAs材料厚度为300 nm的SESAM更容易实现稳定锁模并获得脉宽较窄的激光脉冲输出。
激光器 超快激光器 半导体可饱和吸收镜 金属有机化合物气相沉积 应变补偿多量子阱结构 中国激光
2022, 49(11): 1101002
1 上海大学微电子学院，上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学工程部（筹），上海 201800
随着芯片特征尺寸的不断减小，借助193 nm准分子光源的浸没式深紫外光刻技术已进入瓶颈，使用多次曝光技术的工艺路线也已到达目前的商用极限。极紫外光刻（EUVL）采用13.5 nm的极紫外光源，被认为是下一代光刻商用化路线必需的技术。综述了激光等离子体13.5 nm EUVL光源的原理和最新进展，分别从驱动光源、靶材、收集镜等关键子系统展开介绍。讨论了激光等离子体光源进一步发展过程中需要解决的问题，如提升激发光功率、提高转换效率及延长光源寿命，特别分析了日本Gigaphoton公司和荷兰ASML公司的EUVL光源装置。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922002
